植物纤维/聚合物全降解复合材料的制备与性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyi89521
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随着石油化工的发展,塑料工业的发展也越来越迅速,塑料已经成为一类不可替代、并与人类息息相关的材料,然而由于传统塑料的不可降解性,给人类带来方便的同时,也造成了生态环境的破坏,为了解决传统塑料给环境带来的沉重负担,寻找一种完全可降解的环境友好材料已经刻不容缓。   本文的目标是用纯物理方法来处理植物纤维、通过添加无毒或低毒添加剂,制备出力学性能较好的植物纤维/聚合物全降解复合材料。   蒸汽爆破预处理后的SF、BF(剑麻纤维、蔗渣纤维)和聚合物在开炼机或密炼机中混炼,混炼均匀的复合材料模压成型板材,对板材进行力学性能测试及其他方面测试。   文中选用了几种无毒或低毒添加剂,用正交设计方法分别对SF/PLA(剑麻纤维/聚乳酸)和SF/PBS(剑麻纤维/聚丁二酸丁二醇酯)复合材料进行了增塑增容配方的设计,通过力学性能测试,确定了SF/PLA复合材料综合力学性能最好的添加剂配比为:三醋酸甘油酯10%、柠檬酸三丁酯5%、硬酯酸1%、剑麻纤维含量30%,在该配比下SF/PLA复合材料的断裂伸长率比未加添加剂时提高了273%;SF/PBS复合材料综合力学性能最好的添加剂配比为:甘油8%、琥珀酸酐0.5%、单硬脂酸甘油脂1%、剑麻纤维含量30%,在该配比下SF/PBS复合材料的断裂伸长率比未加添加剂时提高了50%以上。   本文还研究了NF/PBS(植物纤维/聚丁二酸丁二醇酯)和NF/PLA(植物纤维/聚乳酸)复合材料的最佳加工温度及纤维的最佳含量,通过对各工艺条件下及不同纤维含量的复合材料进行力学性能测试、动态热机械性能测试、X射线光电子扫描分析以及扫描电子显微镜分析,通过测试结果分析了加工温度和纤维含量对复合材料的力学性能影响机理,并得出了加工温度及纤维含量对复合材料力学性能的影响趋势,探讨了纤维增强聚合物复合材料的增强机理,进而得出NF/PBS复合材料综合力学性能最好的加工温度为200℃,最佳纤维含量为30%,此时SF/PBS复合材料的拉伸强度达到47.79MPa,弯曲强度43.71MPa,分别比PBS纯料要提高15%和132%;NF/PLA复合材料综合力学性能最好的加工温度为230℃,最佳纤维含量为50%,此时SF/PLA复合材料的拉伸强度达到69.98 MPa,拉伸模量为3114 MPa,分别比PLA纯料要提高28%和71%。
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